Las bacterias intestinales extraen fibra dietética para liberar nutrientes beneficiosos: Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis

Visite el centro de noticias

La molécula liberada del subproducto de la fabricación del jugo tiene efectos positivos en el metabolismo

Human gut microbes can extract beneficial nutrients from fiber byproducts that would be otherwise lost as waste, such as the pulp discarded after orange juice production. A new study from Washington University School of Medicine in St. Louis found that the fiber byproduct of orange juice manufacturing contains a molecule similar in structure to serotonin, but it is locked away in the fiber. The molecule, when liberated by specific gut bacteria, shows beneficial metabolic effects in mice.

” data-medium-file=”https://medicine.wustl.edu/wp-content/uploads/OrangeJuiceManufacturing_Gordon-300×200.jpg” data-large-file=”https://medicine.wustl.edu/wp-content/uploads/OrangeJuiceManufacturing_Gordon-700×467.jpg”/>imágenes falsas

Un nuevo estudio de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis demuestra que ciertos microbios intestinales humanos pueden extraer fibra dietética para extraer nutrientes que de otro modo permanecerían inaccesibles para el cuerpo humano. El estudio, publicado el 27 de junio en la revista Cell, ilustra cómo los subproductos de la fibra de la producción de alimentos, como las cáscaras, las cáscaras y las semillas de frutas y verduras, pueden ser una fuente sin explotar de biomoléculas beneficiosas que contribuyen a la salud humana.

Muchos factores, incluido el crecimiento de la población, el cambio climático y las perturbaciones sociales causadas por la pandemia de COVID-19, han centrado la atención en la producción de alimentos. Esto incluye la consideración de la enorme cantidad de desechos generados durante la fabricación de alimentos y el valor nutritivo potencial de lo que normalmente se desecha. La composición de las fibras presentes en estas corrientes de subproductos refleja sus diferentes fuentes, así como los diferentes tipos de pasos aplicados durante la fabricación de alimentos.

“Estas corrientes de subproductos podrían representar una fuente sostenible y escalable de biomoléculas previamente no caracterizadas y de biomoléculas conocidas que de otro modo serían difíciles de obtener en cantidad”, dijo el autor principal. Jeffrey I. Gordon, MDel Profesor Universitario Distinguido Dr. Robert J. Glaser y director de la Centro familiar Edison de ciencias del genoma y biología de sistemas. “Por ejemplo, alrededor de 140 millones de toneladas de cítricos se produjeron en el mundo en 2020. Solo alrededor de la mitad del peso total de las frutas procesadas se utiliza en la producción de jugos, con decenas de millones de toneladas de desechos de productos cítricos generados anualmente. Nos dirigimos a nuestros microbios intestinales como ‘maestros bioquímicos’ y preguntamos qué tipos de biomoléculas normalmente inaccesibles son capaces de liberar o extraer de estas fibras”.

Los investigadores primero estudiaron grupos de ratones que albergaban una colección de microbios intestinales humanos comunes, así como los llamados ratones libres de gérmenes que se mantuvieron sin microbios. Los ratones fueron alimentados con una dieta rica en grasas y baja en fibra típica de la que consumen muchas personas en los EE. UU., con o sin suplementos de la dieta con fibras recuperadas de naranjas o guisantes. Los investigadores identificaron NO-metilserotonina como molécula que solo se liberaba cuando los ratones se colonizaban con la colección de microbios intestinales humanos y se les administraba una dieta que contenía fibra de naranja.

Al probar 49 tipos diferentes de bacterias intestinales humanas, identificaron una cepa que pertenece a un tipo de especie de bacterias intestinales: Bacteroides ovatus — que fue capaz de minar eficientemente NO-metilserotonina de fibra de naranja. Utilizando análisis moleculares innovadores, determinaron que esta cepa podía producir enzimas de las que carecemos en nuestro propio genoma humano, enzimas que funcionaban como tijeras moleculares para romper el tejido de azúcares complejos que atrapaban NO-metilserotonina dentro de las fibras naranjas.

Los investigadores procedieron a caracterizar los efectos biológicos de NO-metilserotonina. Cuando se administra a ratones libres de gérmenes en su agua potable mientras consumen la dieta estadounidense rica en grasas sin fibra de naranja, NO-metilserotonina redujo las reservas de grasa, mejoró el metabolismo del azúcar en el hígado y produjo tiempos de tránsito intestinal más rápidos.

Luego, los investigadores demostraron que los resultados que obtuvieron de su trabajo preclínico en ratones se tradujeron en humanos. En un ensayo clínico pequeño, documentaron que las personas que comían un refrigerio que contenía fibra de naranja tenían aumentos en la cantidad de NO-metilserotonina en sus muestras de heces. El efecto fue específico de la fibra: no ocurrió cuando se consumió un refrigerio que contenía fibra de guisante. Además, el consumo del refrigerio de fibra de naranja estuvo acompañado por un aumento pronunciado en los niveles de genes microbianos, presentes en los microbiomas intestinales de los participantes, que descomponen los polisacáridos que atrapan NO-metilserotonina en la fibra de naranja.

El enfoque utilizado por los investigadores destaca la relación entre la ciencia del microbioma, la ciencia de los alimentos y la nutrición. El estudio subraya cómo la fibra dietética no es una entidad sino muchas. Sugiere un marco para identificar fuentes asequibles y sostenibles de fibra y sus nutrientes asociados que aprovechen los subproductos de la fabricación de alimentos que, de otro modo, se desecharían como desechos.

Gordon dijo que se sabe relativamente poco sobre NO-metilserotonina, pero es muy similar en estructura a la serotonina, un neurotransmisor con funciones importantes en el estado de ánimo, el sueño y otras funciones clave en el cuerpo. Los investigadores también determinaron que NO-metilserotonina está presente en sólo un número muy pequeño de tipos de fibra. Al probar más de 130 plantas comestibles, incluidos los principales alimentos básicos como el maíz, el trigo y el arroz, identificaron solo unos pocos pimientos (pero no chiles, pimientos morrones o pimienta negra) que contienen NO-metilserotonina.

“La serotonina está involucrada en muchos procesos en el cuerpo, desde el estado de ánimo hasta el apetito y la salud digestiva”, dijo el coautor. Dr. Michael J. Barratt, profesor asociado de patología e inmunología. “Lo que estamos tratando de descifrar es hasta qué punto NO-metilserotonina actúa de manera similar o distinta a la serotonina misma. Vemos efectos potencialmente beneficiosos al dar NO-metilserotonina a los ratones, pero es importante determinar si tiene características diferentes a la serotonina”.

La investigación sugiere una serie de enfoques posibles, incluida la suplementación de la dieta con fibras seleccionadas, generadas de manera que conserven su valioso contenido de biomoléculas ‘explotables’. El beneficio de tales fibras para el consumidor estaría relacionado en parte con la composición de su microbioma intestinal. En algunos casos, una combinación de fibra y un probiótico compuesto por un experto minero bacteriano de biomoléculas beneficiosas asociadas a la fibra puede ser parte de la receta para una nutrición personalizada.

“Idealmente, nos gustaría poder recomendar fibras con base en el conocimiento del microbioma de una persona y, específicamente, las capacidades metabólicas que posee para extraer ciertas fibras”, dijo Barratt, también director ejecutivo del Centro de Investigación del Microbioma Intestinal y la Nutrición. .

Gordon agregó: “Diferentes fibras poseen repertorios únicos y ricos de biomoléculas. Y los microbiomas intestinales individuales tendrán diferentes capacidades para extraer nutrientes, tanto biomoléculas conocidas como aquellas que aún no se han descubierto, de varias fibras. El espacio potencial de descubrimiento aquí es enorme. Esta investigación revela el gran potencial de la nutrición personalizada”.

Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), número de subvención DK70977; la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington-Programa Centene en Medicina Personalizada; y Mondelez Global LLC.

Han ND, et al. Liberación microbiana de NO-metilserotonina de fibra de naranja en ratones gnotobióticos y humanos. Célula. 27 de junio de 2022.

Escuela de Medicina de la Universidad de WashingtonLos 1.700 médicos de la facultad también son el personal médico de Barnes-judío y Niños de San Luis hospitales La Facultad de Medicina es líder en investigación médica, enseñanza y atención al paciente, y actualmente es la número 4 en financiación de investigación de los Institutos Nacionales de Salud (NIH). A través de sus afiliaciones con los hospitales Barnes-Jewish y St. Louis Children’s, la Escuela de Medicina está vinculada a Atención médica de BJC.

Leave a Comment

Your email address will not be published.